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    摘要

    新疆阿吾拉勒成矿带中的铁矿主要产于石炭系火山-沉积岩建造中。文章报道了该带一种新的铁矿类型,即以安山玢岩为赋矿围岩的铁矿——塔尔塔格铁矿。塔尔塔格铁矿的磁铁矿化以浸染型、空洞充填型和脉型3种形式赋存在安山玢岩中,其中,浸染型铁矿化及其伴生的面型钾化蚀变,与典型斑岩型铜矿成矿岩体中发育的矿化蚀变特征颇为相似,指示塔尔塔格矿床可能是一例与安山玢岩有关的玢岩型铁矿。笔者对塔尔塔格矿床成矿期的热液金云母进行40Ar/39Ar同位素测年,获得的坪年龄为(315.7±3.0)Ma,这一年龄与阿吾拉勒成矿带中热液脉型磁铁矿和沉积-变质型赤铁矿的形成时间基本一致,印证了它们之间存在成因联系。基于此,笔者提出:①阿吾拉勒成矿带中的玢岩型、热液脉型和沉积-变质型铁矿,或可视为一巨型海相安山质富铁岩浆-热液活动在不同的地质控矿条件下,形成具内在联系的铁成矿系统的不同端员;②阿吾拉勒成矿带已知热液脉型铁矿的深边部,可能存在一个浅成至超浅成安山玢岩体及相关的玢岩型铁矿化,应在后期找矿过程中加以重视。

    Abstract

    Previous studies show that iron deposits in the Awulale Metallogenic Belt, Xinjiang, are mostly hosted in  Carboniferous volcanic-sedimentary rocks. In this study, we report a new type of iron deposit-the Taertage iron deposit, which is hosted in an andesitic porphyrite intrusion. Iron mineralization in the andesitic porphyrite can be divided into three types of disseminated, cavity-filling and hydrothermal vein. The disseminated iron mineralization and related pervasive potassium alteration are similar to the alteration observed in the causative intrusions of typical porphyry copper deposits, indicating that the Taertage iron deposit is most likely an andesitic porphyrite-related iron deposit.40Ar/39Ar dating of ore-related hydrothermal phlogopite yields a plateau age of(315.7±3.0)Ma at Taertage, which is consistent with the ore-forming age of hydrothermal-vein and sedimentary-metamorphic iron deposits in the Awulale Metallogenic Belt. We thus propose that:①the andesitic porphyrite-, hydrothermal vein and sedimentary-metamorphic type iron deposits in the Awulale Metallogenic Belt are genetically related and probably belongs to a single iron metallogenic system;②There may exist a shallow to ultra-shallow (andesitic) porphyrite body and related porphyrite-type iron mineralization deep or periphery of the existing hydrothermal vein-type iron ore in the Awulale Metallogenic Belt, which should not be ignored in the later prospecting process.

  • 阿吾拉勒成矿带位于西天山,全长约200 km,宽约30 km(图1),呈近东西向展布,是中国一条重要的富铁矿成矿带。上一轮找矿突破战略行动(2011~2020年),在阿吾拉勒成矿带相继发现了查岗诺尔、智博、备战和敦德4个大型铁矿床,以及众多中-小型铁矿床,累计探获铁矿资源量超14亿t,预测资源量超20亿t(张喜等,2012;申萍等,2020),这些找矿成果充分展示了阿吾拉勒成矿带优越的成铁矿地质条件及巨大的铁矿找矿前景。已有勘查和研究资料揭示,阿吾拉勒成矿带中的铁矿主要有2种类型:产于下石炭统大哈拉军山组玄武质安山岩、安山岩、玄武质-安山质凝灰岩及大理岩中,以磁铁矿为主的铁矿,典型矿床如查岗诺尔、智博、备战、敦德、松湖和尼新塔格等(Hong et al., 2012;张喜, 2013;Jiang et al., 2013; 2014; 2018; Sun et al., 2015; Wang et al., 2018; 2022);产于上石炭统阿克沙克组或伊什基里克组千枚岩、砂岩、粉砂岩和灰岩中,以赤铁矿为主的铁矿,典型矿床如莫托萨拉和式可布台(Yang et al., 2019; 2021; Feng, 2020;董志国等, 2021;张新等, 2022)。

    近些年,本文作者在阿吾拉勒成矿带中的塔尔塔格地区,识别出一种新的铁矿类型,即产于安山玢岩中、以磁铁矿为主的铁矿——塔尔塔格玢岩型铁矿。然而,塔尔塔格铁矿的独特性与重要性,尚未被充分揭示于众。目前,关于其矿床地质特征的详尽描绘及成因的深入探讨,仍显得较为匮乏。鉴于此,本文对塔尔塔格铁矿的矿床地质特征进行了全面而细致的剖析,并在此基础上,选取与磁铁矿共生的热液金云母开展了40Ar/39Ar年代学测年工作,目的是揭示塔尔塔格铁矿的成因,并探讨其与区域上其他类型铁矿在成因上可能存在的联系。本项研究可为阿吾拉勒铁成矿带已知铁矿深边部找矿方向的确定,提供重要的理论依据。

    1区域地质

    构造位置上,阿吾拉勒成矿带位于伊犁地体东缘,属伊犁-中天山板块北缘古活动大陆边缘的组成部分。该带的基本构造格架形成于古生代,历经泰尔斯凯洋、准格尔洋和南天山洋的闭合,以及塔里木地体与伊犁地体的拼贴等地质事件(Allen et al., 1993; Gao et al., 1998; Windley et al., 2007; Long et al., 2011),主要由一系列北西西向的缝合带(如北天山、那拉提和南天山缝合带)及夹持于缝合带之间的伊利地体北缘活动大陆边缘和中天山弧地体组成(图1)。

    区内最古老的地层为前寒武系片岩、榴辉岩、片麻岩、角闪岩、混合岩和大理岩(Hu et al., 2000; Ge et al., 2015),主要出露在巴仑台一带,构成了阿吾拉勒成矿带的结晶基底。基底之上不整合覆盖着奥陶系中-酸性火山岩、志留系碳酸盐岩和中-基性火山岩、泥盆系碳酸盐岩,以及石炭系基性-酸性火山(碎屑)岩、灰岩、砂岩、页岩和砾岩(Gao et al., 1998; Gao et al., 2011; Long et al., 2011; Zhang et al., 2012)。古生代地层之上为三叠系—侏罗系砾岩、粉砂岩和碎屑岩,以及古近系—第四系沉积物。其中,志留系和石炭系在阿吾拉勒成矿带分布最为广泛;石炭系火山-沉积岩是带内铁矿的主要赋矿围岩(Zhang X et al., 2012;2015; Hou et al., 2014; Zhang Z H et al., 2014),自下而上可分为大哈拉军山组、阿克沙克组和伊什基里克组。

    大哈拉军山组为一套海相火山喷发-沉积碎屑岩夹碳酸盐岩建造,从下到上可分为第一组安山岩和安山质晶屑凝灰岩及少量玄武岩,第二组英安质熔结凝灰岩、晶屑岩屑凝灰岩和大理岩及少量流纹岩,第三组安山质晶屑玻屑凝灰岩夹安山岩(申萍等,2020)。前人研究结果显示,大哈拉军山组火山岩可能形成于岛弧环境(Zhang Z H et al., 2014)。在备战、敦德、智博、查岗诺尔、松湖和尼新塔格等铁矿,大哈拉军山组火山岩是主要的赋矿围岩。阿克沙克组为一套浅海相海退沉积建造序列,以碳酸盐岩为主(如生物碎屑灰岩、鲕状灰岩和砂质灰岩),夹少量陆源碎屑岩(如粉砂岩和砾岩)。岩石基本未发生变形变质,其下与大哈拉军山组、上与伊什基里组不整合接触。在莫托萨拉铁锰矿,阿克沙克组是主要的赋矿围岩(Feng, 2020)。伊什基里克组主要由火山熔岩和火山碎屑岩2部分组成,局部为碳酸盐岩沉积建造。熔岩以玄武岩、流纹岩为主,夹有少量安山岩,岩石组合具双峰式火山岩特点。岩石普遍经历了韧性-脆性变形,形成片理化安山岩、片理化凝灰岩、千枚状流纹斑岩和石英片岩等。在式可布台铁矿,伊什基里克组是主要的赋矿围岩(Yang et al., 2019)。阿吾拉勒成矿带侵入岩分布广泛,面积约占阿吾拉勒成矿带的三分之一(图1)。岩石类型主要为闪长岩、花岗闪长岩和花岗片麻岩,形成年龄变化范围较大,247 Ma至896 Ma不等(Zhang X et al., 2015;张喜等,2022)。有意思的是,岩石地球化学特征上,形成时间早于320 Ma的侵入岩常具正的εNd值,而晚于320 Ma的侵入岩则显示出负的εNd值(Long et al., 2011;王嘉玮等,2022)。Long等(2011)认为,前者在成因上可能与泰尔斯凯、准格尔和南天山等大洋板块的俯冲有关,而后者则可能形成于格尔准洋和南天山洋闭合后的后碰撞环境。

    阿吾拉勒成矿带铁成矿地质条件优越,目前已发现大大小小的铁矿(点)30余处,已成为中国一条重要的富铁矿成矿带(Zhang X et al., 2012; 2015; Hou et al., 2014; Zhang Z H et al., 2014; Jiang et al., 2014; 2018;张新等, 2022)。带内铁矿主要赋存在石炭系中-基性火山岩和凝灰岩以及大理岩中,少量产出在石炭系砂岩、粉砂岩和千枚岩中。产在砂岩、粉砂岩和千枚岩中的铁矿体,常呈层状和透镜状。矿石以具赤铁矿和碧玉相间的条带为特点。矿区或外围还常伴有沉积型锰矿体(床)的产出,典型矿床如莫托萨拉和式可布台(董志国等, 2021;张新等, 2022)。产在石炭系中-基性火山岩和凝灰岩以及大理岩中的铁矿体,常呈层状、透镜状和脉状,磁铁矿是主要的含铁矿物,还见石榴子石、阳起石、透辉石、绿帘石和透闪石等矽卡岩类矿物,典型矿床如备战、敦德、智博、查岗诺尔、松湖和尼新塔格等(Hou et al., 2014; Zhang X et al., 2015)。这类矿床或其外围,常能见到基性-酸性岩脉,如辉绿岩脉、闪长岩脉、花岗闪长岩岩脉、二长花岗岩脉和花岗斑岩脉等。岩脉与铁矿体的接触关系以及岩脉的锆石U-Pb测年结果均显示,其形成时间要晚于铁矿化(Hong et al., 2012; Jiang et al., 2014; 2018; Sun et al., 2015; Wang et al., 2018; 2022)。

    2矿床地质

    塔尔塔格铁矿的发现时间较早。2011年至2013年,受探矿权人新疆汉沣矿业有限公司委托,福建省第八地质大队对塔尔塔格铁矿开展了地质勘查工作,对矿区6条磁铁矿矿体共估算出铁矿石资源量(331+332)51.33 Mt,达大型规模,但品位不高,平均27.45%(倪建辉等,2013)。

    矿区出露地层简单,主要为石炭系伊什基里克组安山质凝灰岩、火山角砾岩、凝灰角砾岩和火山碎屑岩(图2a、b),少量安山岩和大理岩。火山角砾岩中可见安山质熔岩角砾和大理岩角砾(图3a)。矿区中部为安山玢岩和正长花岗岩,呈北西向展布,正长花岗岩侵入至安山玢岩中,正长花岗岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为(301.1±2.8)Ma(宋雪龙等,2023)。矿区内发育一条北东向断裂,该断裂错断石炭系及安山玢岩和正长花岗岩(图2a)。与阿吾拉勒成矿带大多数铁矿不同,塔尔塔格铁矿的矿体主要产在安山玢岩中(图2b)。

    安山玢岩呈斑状结构,斑晶以斜长石为主,角闪石和黑云母少量,含量为50%~75%(图3b、c,图4a、b,图5a)。斜长石斑晶呈灰白色,晶体呈板状或粒状,粒度变化较大,1mm~2 cm不等。角闪石呈灰黑色,长柱状,粒度0.2~0.6 mm不等(图6f)。基质为微晶质或隐晶质(图4a,图5a),由长石(斜长石和碱性长石)和黑云母等微晶和隐晶质物质组成。副矿物有锆石、榍石和磷灰石等。依据基质颜色,安山玢岩可分为深灰色安山玢岩(图3b,图4a)和红褐色安山玢岩(图3c,图5a)2种。野外地质特征显示,深灰色安山玢岩与红褐色安山玢岩呈渐变过渡关系,且在空间位置上,红褐色安山玢岩常产在深灰色安山玢岩的上部。

    手标本尺度上,深灰色安山玢岩的斜长石斑晶和基质均较为新鲜(图3b,图4a、b)。显微结构特征显示,斜长石斑晶呈自形晶,局部已蚀变成绢云母(图4c)。基质主要为微晶质或隐晶质的斜长石、碱性长石、黑云母和角闪石。基质中常见磁铁矿化现象。磁铁矿晶体粒度0.01~0.3 mm不等,呈浸染状分布。基质中偶见磷灰石,常孤立产出,粒度一般小于0.2 mm(图4d)。

    手标本尺度上,红褐色安山玢岩的斜长石斑晶和基质也均较为新鲜(图3c,图5a)。显微结构特征上,红褐色安山玢岩的斜长石斑晶绢云母化现象较为普遍,基质中碱性长石的含量要高于深灰色安山玢岩(图5a、b),这可能是安山玢岩呈红褐色的主要原因。相比深灰色安山玢岩,红褐色安山玢岩的基质中浸染状磁铁矿化现象更为普遍,磁铁矿粒度0.01~0.40 mm不等(图5c、d)。在红褐色安山玢岩中,磷灰石较为常见,粒度0.02~0.60 mm不等,与磁铁矿相伴产出在基质中(图5d)。

    塔尔塔格矿床已揭露出的安山玢岩,钾化现象普遍,钾化常与磁铁矿化相伴。根据钾化的表现形式,可分为面型和线型2种。面型钾化以钾长石交代安山玢岩中的基质为特点,造成安山玢岩普遍呈棕红色(图3e、f)。伴随面型钾化,基质普遍发育浸染状磁铁矿化(图3e,图6e、f,图7b~f),斜长石斑晶普遍发生绿泥石化(图3f)。面型钾化较为强烈的安山玢岩还叠加有绿帘石化和金云母化,以及相关的磁铁矿化,导致岩石质地松散、结构易碎(图3i,图8a)。线型钾化为伴随磁铁矿(细)脉形成的钾化,具体表现为磁铁矿(细)脉两侧,因发生钾化而形成宽1~2 cm的钾化蚀变晕,呈线性展布(图3g、h)。野外地质特征显示,线型钾化叠加在面型钾化之上(图3g、h),钾长石呈深红色,明显区别于面型钾化的棕红色。

    塔尔塔格矿床的金属矿物主要为磁铁矿,脉石矿物有钾长石、绿帘石、金云母和磷灰石。依据磁铁矿的产出形式,塔尔塔格矿床的磁铁矿化可分为浸染型、空洞充填型和脉型3种。依据磁铁矿的粒度及蚀变作用的强度,浸染型磁铁矿化可进一步划分为2种亚类型:第一种为新鲜安山玢岩(图3b、c,图4a~d,图5a~d)和轻微面型钾化安山玢岩(图6a~f)中的浸染型磁铁矿化,铁品位尚达不到工业要求,此类矿化中的磁铁矿粒度细,肉眼不可见,伴生有少量磷灰石;第二种为强面型钾化安山玢岩中的浸染型磁铁矿化,铁品位达工业要求。此类矿化中的磁铁矿肉眼可见,磁铁矿主要交代安山玢岩中的基质,偶见磁铁矿交代斜长石斑晶(图3d、f,图7a~f,图8),常见磷灰石,颗粒较大(粒度可达1 mm;图8c、d)。

    空洞充填型磁铁矿化为发育在安山玢岩内部空洞中的磁铁矿化(图3d、e)。空洞直径最大可达5 cm。空洞中磁铁矿致密,部分磁铁矿粒度较大,晶形完整,呈八面体形态。空洞外壁发生钾化和绿帘石化。此类磁铁矿化类型在塔尔塔格矿床中不常见,不作为主要磁铁矿化类型。野外地质特征显示,空洞充填型磁铁矿化略早于与强面型钾化有关的浸染型磁铁矿化。

    脉型磁铁矿化为发育在安山玢岩中的网脉状、细脉状或粗脉状磁铁矿脉(图3g、h),局部区域的磁铁矿脉密度可达10%,是塔尔塔格矿床另一主要磁铁矿化类型。磁铁矿脉厚度不一,最大可达2 cm,最小近1 mm,由致密的细粒磁铁矿组成,基本不含其他矿石或脉石矿物。脉体两侧钾化晕明显。此类矿化常叠加在空洞充填型和与面型钾化有关的浸染型磁铁矿化之上。

    3样品及测试方法

    为约束塔尔塔格铁矿的成矿时代,本次工作选取塔尔塔格矿床的热液金云母,开展了40Ar/39Ar年龄测试工作。采样位置:东经81°05′,北纬43°27′。样品为遭受强面型钾化、绿帘石化、金云母化和磁铁矿化的安山玢岩(图3i)。显微结构特征显示,热液金云母结晶程度高,粒度大(最大达5 mm),主要交代安山玢岩中的基质,与磁铁矿和磷灰石共伴生(图8c、d、f)。这表明,热液金云母的40Ar/39Ar年龄可近似代表塔尔塔格铁矿的成矿年龄。

    样品破碎后,筛选大小适中的部分(0.2~3.0 mm)洗净烘干,在双目镜下挑选出金云母单矿物(纯度>99%)。金云母用超声波清洗后,封进石英瓶,送核反应堆接受中子照射。照射工作在中国原子能科学研究院的“游泳池堆”进行。使用B4孔道,中子流密度约为2.65×1013n/(cm2·s)。照射总时间为1444 min,积分中子通量为2.30×1018n/cm2。同期接受中子照射的还有监控标样:ZBH-25黑云母。其标准年龄为(132.7±1.2)Ma,钾质量分数为7.6%。照射后,样品的40Ar/39Ar同位素分析工作,在中国地质科学院地质研究所国土资源部同位素重点实验室完成。照射样品冷却约4个月后,装入析氩系统并进行加热。样品的阶段升温加热(700~1430℃)使用石墨炉,每阶段加热30 min,净化30 min,对释放的Ar同位素进行质谱分析。质谱分析在多接收稀有气体质谱仪Helix MC上进行,每个峰值均采集20组数据。所有数据回归至时间零点值后,再进行质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和干扰元素同位素校正。中子照射过程中所产生的干扰同位素校正系数,通过分析照射过的K2SO4和CaF2来获得,其值分别为:(36Ar/37Aro)Ca=0.000 238 9,(40Ar/39Ar)K=0.004 782,(39Ar/37Aro)Ca=0.000 806。37Ar经放射性衰变校正。40K衰变常数λ=5.543×10-10a-1(Steiger et al., 1977)。用ISOPLOT程序计算坪年龄和等时线年龄,年龄误差以2σ给出。详细实验流程见张彦等(2006)。

    4结 果

    金云母样品的阶段升温40Ar/39Ar同位素分析结果列于表1,相应的坪年龄、等时线年龄和反等时线年龄如图9所示。

    表1图9可知,最初3个加热阶段(700~900℃;39Ar释放量1.48%)的表观年龄较坪年龄偏低,且误差较大。这3个阶段所释放氩气中放射性成因氩的百分比也低,说明金云母矿物表面可能遭受了轻微的氩丢失,同时还可能有少量大气氩吸附在矿物表面或混入矿物外层晶格。10个连续加热阶段(950~1400℃)所产生的表观年龄在误差范围内基本一致,所释放的39Ar占总量的98.02%,且给出了很好的坪年龄((315.65±3.02)Ma。最后阶段(1430℃),在39Ar几乎全部析出的情况下,表观年龄偏高((323.19±6.15)Ma),这可能是核反冲所致,这部分39Ar占总量的0.5%,可以不加考虑。40Ar/39Ar等时线和反等时线拟合结果显示,样品的(40Ar/36Ar)i比值为(302.3±5.8)~(302.4±5.8),接近于现代大气的40Ar/36Ar值(295.5±0.5),这表明(315.65±3.02)Ma的样品坪年龄可靠。

    5讨 论
    5.1塔尔塔格铁矿——与安山玢岩有关的玢岩型铁矿?

    矿床成因类型对于系统了解矿床的成矿作用过程、研究和总结矿床形成条件、分析成矿规律、指导找矿,具有重要意义(毛景文等,2012)。矿床的形成有3个要素:成矿物质来源、成矿环境和成矿作用。其中,成矿物质来源是基础和前提,成矿环境是外界条件,成矿作用是成矿物质在特定环境下富集成矿的机制和过程,最为重要。因此,成矿作用是划分矿床成因类型的主要依据。对于内生金属矿床而言,成矿地质体及其与矿体关系的甄别,是确定成矿作用机制和过程以及矿床成因类型的关键(叶天竺等,2015)。

    根据现有的勘探资料,塔尔塔格铁矿的矿体主要赋存于安山玢岩之中(图2),然而,关于安山玢岩与铁矿体之间是否存在直接的成因关联,目前尚存疑问。安山玢岩是仅仅作为铁矿体的赋矿围岩,与铁矿化过程无直接成因联系;还是它本身就是塔尔塔格铁矿形成的关键地质体?这一问题亟待通过进一步的研究来解答。

    本次野外地质调查工作揭示了塔尔塔格矿床中安山玢岩的多样面貌:既有保持原貌、无明显矿化蚀变的岩石,也有广泛经历钾化和磁铁矿化的样品。尤为引人注目的是,部分安山玢岩因遭受强烈的矿化蚀变作用,其质地变得松散易碎(图3b~i)。更令人惊奇的是,在安山玢岩体的某些局部区域,甚至能观察到宽度达到2 cm的致密磁铁矿脉(图3h),这一发现似乎暗示了安山玢岩的形成可能早于磁铁矿化的过程。

    通过进一步的工作,笔者发现塔尔塔格矿床铁矿化存在3种主要类型:浸染型、空洞充填型及脉型,且脉型铁矿化的形成明显滞后于其他2种类型(图3g)。浸染型铁矿化中出现2种显著的表现形式:一是存在于肉眼观察下仍显新鲜的安山玢岩及轻微面型钾化的安山玢岩中的浸染状磁铁矿化(图3b、c,图4a,图5a,图6a);二是强面型钾化安山玢岩中同样显著的浸染型磁铁矿化(图7a,图8a)。

    值得注意的是,塔尔塔格矿床中安山玢岩所展现的这些浸染状磁铁矿化及相关面型钾化蚀变特征,与典型斑岩型铜矿成矿岩体中观察到的矿化蚀变特点非常相似(Sillitoe, 2010; Ouyang et al., 2023)。此外,笔者获得的塔尔塔格安山玢岩的锆石U-Pb年龄为(315.8±2.6)Ma(数据待发表)。该年龄与本文报道的热液金云母的Ar-Ar坪年龄(315.65±3.02)Ma在误差范围内一致。因此,笔者认为,安山玢岩应是塔尔塔尔铁矿的成矿岩体,塔尔塔格铁矿是与安山玢岩有关的玢岩型铁矿床。

    玢岩型铁矿通常指的是南京-芜湖一带产于白垩纪陆相火山岩断陷盆地中的、时空和成因上与(辉长)闪长玢岩有联系的一个铁矿床系列(宁芜研究项目编写小组,1978)。这个地区的铁矿体大都产在火山岩或火山-沉积岩中,而玢岩体中也偶见铁矿体,其中不乏如陶村、梅山和凹山等具有代表性的矿床(Zhou et al., 2013)。值得特别注意的是,产在玢岩体中的磁铁矿,常以浸染状形式产出,其形成过程中会交代基质和斑晶(Liu et al., 2018),这一特征与塔尔塔格矿床的浸染状磁铁矿化颇为相似。然而,与塔尔塔格矿床中玢岩体普遍遭受的钾化作用不同,南京-芜湖地区的铁矿成矿岩体则显著地以钠化蚀变为主要特征。综上所述,塔尔塔格铁矿虽可归入玢岩型铁矿的成因类型之中,然而与典型的玢岩型铁矿相比,其展现出的差异性却颇为显著。这种差异性的根源是否源自于两者在成矿作用过程中的不同机制,尚需进一步的科学研究来揭示。

    5.2塔尔塔格铁矿与阿吾拉勒成矿带其他类型铁矿在成因上可能存在的联系

    塔尔塔格铁矿的发现,为阿吾拉勒成矿带的铁矿类型增添了新的视角。在此之前,阿吾拉勒成矿带中的铁矿主要被划分为两大类:第一类为产于海相玄武质安山岩、安山岩、玄武质-安山质凝灰岩及大理岩中的铁矿(表2),矿体呈板状、似层状、透镜状、脉状、不规则团块状或条带状,产出在切穿围岩层理的断裂构造中,主要铁矿物为磁铁矿,脉石矿物有透辉石、石榴子石、绿帘石、钾长石、阳起石、绿泥石、电气石和石英等,典型矿床如查岗诺尔、智博、备战、敦德、松湖和尼新塔格等。然而,关于这类矿床的成因,尚存在火山喷溢沉积-热液加富火山岩型(陈毓川等,2008)和矿浆贯入叠加热液改造型(王登红等,2006)等不同观点。特别值得注意的是,在查岗诺尔和智博铁矿中,矽卡岩的显著发育以及磁铁矿钛含量的特殊表现,让张招崇等(2021)学者倾向于认为,这些矿床更可能是热液作用的产物,其成矿时间或许晚于赋矿围岩。然而,由于侵入岩的不发育以及少量基性-酸性岩脉的晚切穿现象,这类矿床的致矿岩体至今仍是个未解之谜;第二类为产于千枚岩、砂岩、粉砂岩和灰岩中的铁(锰)矿,矿石建造与条带状赤铁矿相似(Feng, 2020),主要铁矿物为赤铁矿,脉石矿物主要为石英和重晶石。典型矿床如莫托萨拉和式可布台,关于这类矿床的成因,目前学界已基本达成共识,认为它们与显生宙海底火山-热液活动息息相关,属于沉积-变质型矿床(Yang et al., 2019;2021; Feng, 2020)。然而,这两类铁矿在成因上是否存在某种联系?这无疑是一个值得探索的重要方向。

    Hong等(2012)利用石榴子石Sm-Nd定年技术,针对第一类铁矿中的查岗诺尔铁矿进行了精准的成矿年龄测定,结果显示其成矿年龄为(316.8±6.7)Ma。随后,Jiang等(2018)通过榍石U-Pb定年法,对与磁铁矿共生的热液榍石进行研究,在智博铁矿中获得了(310.3±1.8)Ma的成矿年龄。这两项研究均表明,第一类铁矿的成矿年龄显著晚于赋矿火山岩的形成年龄(332~328 Ma;Jiang et al., 2014; Wang et al., 2018),从年代学角度进一步印证了该类铁矿为热液作用产物的推断。

    本文中,笔者聚焦于塔尔塔格玢岩型铁矿,针对与磁铁矿共生的热液金云母进行Ar-Ar定年分析,结果揭示该矿床的成矿年龄为(315.7±3.0)Ma,这一年龄值与第一类铁矿的成矿年龄相近。基于此,笔者推测第一类铁矿的致矿岩体很可能隐藏于矿区深部或外围,且为尚未被充分揭露的安山玢岩。这一推测不仅强化了阿吾拉勒成矿带中玢岩型铁矿与热液脉型铁矿之间存在成因联系的观点,还为进一步的地质勘探工作提供了重要线索。

    此外,已有锆石U-Pb定年工作表明,第二类铁矿的赋矿围岩——伊什基里克组和阿克沙克组,其形成时间主要集中于318~313 Ma (Li et al., 2014;高吉鹏等, 2021),这一时间段与区内玢岩型铁矿和热液脉型铁矿的成矿时间高度吻合。此发现进一步引发了笔者对阿吾拉勒成矿带内不同类型铁矿(玢岩型、热液脉型及沉积-变质型)之间是否存在更深层次成因联系的深入思考。

    在深入剖析了阿吾拉勒成矿带铁成矿作用的特点后,笔者提出了一个创新性的视角——一个与安山玢岩紧密相关的铁成矿系统新模型(图10)。在此模型中,阿吾拉勒成矿带内所展现的玢岩型铁矿、热液脉型铁矿以及沉积-变质铁矿,可能是一巨型海相安山质富铁岩浆-热液活动,在不同地质与控矿条件下,形成的一个内部紧密相连、各具特色的铁成矿系统的不同端员。具体而言,玢岩型铁矿代表着岩浆晚期至高温热液交代阶段形成的端员,热液脉型铁矿则代表中高温热液充填交代端员,而沉积-变质铁(锰)矿则代表沉积端员。

    笔者的这一认识,得到了区内铁矿铁同位素数据的支撑。Yang等(2021)的研究揭示了式可布台沉积-变质铁矿的铁同位素值,主要分布于−0.27‰~        +0.42‰的狭窄区间内;杨富全等(2016)发现,查岗诺尔与敦德两处热液脉型铁矿的铁同位素值,分别在+0.04‰~+0.28‰及−0.20‰~+0.15‰波动;此外,Gunther等(2017)的数据显示,智博热液脉型铁矿的铁同位素值范围在−0.09‰~+0.40‰。笔者最新测得的塔尔塔格玢岩型铁矿的铁同位素值,同样呈现出一个相近的波动范围,即−0.23‰~+0.31‰(数据待发表)。值得注意的是,阿吾拉勒成矿带内这3种类型铁矿的铁同位素值,不仅展现出相似的变化特征,而且它们的形成时间也惊人地吻合,说明它们之间可能存在紧密的成因联系。基于此,笔者提出一个合理的推测:在阿吾拉勒成矿带热液脉型铁矿的深处及其边缘地带,很可能隐藏着一个浅成至超浅成的安山玢岩体,且该岩体很可能伴随着玢岩型铁矿化的发生。这一重要发现,无疑为后续的矿产勘查工作指明了新的方向,值得我们在未来的找矿实践中给予高度的重视与深入的探索。

    6结 论

    (1) 塔尔塔格铁矿的磁铁矿化以浸染型、空洞充填型和脉型3种形式赋存在安山玢岩中。其中,浸染型铁矿化及其伴生的面型钾化蚀变,与典型斑岩型铜矿成矿岩体中发育的矿化蚀变特征颇为相似,指示塔尔塔格矿床可能是一例与安山玢岩有关的玢岩型铁矿。

    (2)对塔尔塔格矿床成矿期的热液金云母进行40Ar/39Ar同位素测年,获得的坪年龄为(315.7±3.0)Ma,指示塔尔塔格玢岩型铁矿形成于晚石炭世。

    (3)阿吾拉勒成矿带中已知热液脉型铁矿的深边部,可能存在一个浅成至超浅成安山玢岩体及相关的玢岩型铁矿化,应在后期找矿过程中加以重视。





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